Les Défis du CEA n°229 jui/aoû 2018
Les Défis du CEA n°229 jui/aoû 2018
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°229 de jui/aoû 2018

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (220 x 297) mm

  • Nombre de pages : 24

  • Taille du fichier PDF : 15,9 Mo

  • Dans ce numéro : au coeur de la conscience

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

Dans ce numéro...
< Pages précédentes
Pages : 2 - 3  |  Aller à la page   OK
Pages suivantes >
2 3
FRANÇOIS FENAILLE, Responsable du Laboratoire d’étude du métabolisme des médicaments (Institut des sciences du vivant Frédéric Joliot) LAURENT MUGHERLI, Chimiste au Laboratoire édifice nanométrique (CEA-Iramis) s Les sucres portés par les protéines sont de précieux indicateurs de notre état de santé. Exploiter cette propriété pour concevoir un nouveau diagnostic utilisable en routine en milieu hospitalier, voilà l’ambitieux projet que portent François Fenaille et Laurent Mugherli. Il passe par le développement de nouveaux matériaux poreux multifonctionnels. Propos recueillis par Sylvie Rivière 02 L’INTERVIEW Diagnostic biomédical en technologie sol-gel En quoi consiste le projet Glycogel ? Laurent Mugherli  : À terme, il s’agirait de développer un système intégré miniaturisé, à usage unique et facile à mettre en œuvre en milieu hospitalier, pour détecter un large panel de pathologies (cancers, troubles hépatiques et neurologiques, etc.), via la mesure des sucres naturellement liés aux protéines. François Fenaille  : La méthode existe ; elle a été développée au Les défis du CEA Juillet-Août 2018 N°229 laboratoire et donne de très bons résultats, mais elle est longue et complexe à mettre en œuvre, avec l’utilisation d’enzymes, de différents réactifs chimiques, etc. Dans quelle mesure peut-on la simplifier et l’automatiser pour la rendre compatible avec une pratique hospitalière ? C’est le défi que nous nous sommes lancé avec Laurent ! Parlez-nous de cette méthode… F.F.  : Elle permet d’analyser l’ensemble des sucres présents sur les glycoprotéines du sang, un travail mené en collaboration avec l’hôpital Bichat. Il faut savoir que la moitié des protéines qui nous constituent sont glycosylées  : certains de leurs acides aminés portent des chaînes de sucres, au rôle primordial dans de nombreux processus biologiques (conformation des protéines, résistance thermique, reconnaissance cellule-cellule, réponse immunitaire, etc.). Dans certaines pathologies, comme les cancers, la glycosylation des protéines se trouve fortement modifiée. La nature et les proportions S. Rivière/CEA relatives de ces sucres peuvent par conséquent être utilisées pour diagnostiquer, voire suivre, le développement d’une pathologie donnée. Notre méthode a d’ores et déjà montré tout son intérêt, puisqu’elle permet de distinguer les patients présentant des profils atypiques par rapport à des sujets sains. Techniquement, nous récupérons les glycoprotéines à partir d’un échantillon de plasma sanguin ; puis à l’aide d’une enzyme, la PNGase F, nous coupons les liaisons protéines-sucres ; les sucres sont alors extraits, puis modifiés chimiquement avant d’être analysés par spectrométrie de masse. DRF IMPULSION Depuis 2016, la recherche fondamentale du CEA réunit, au sein d’une même direction (DRF), les sciences de la matière et les sciences du vivant. L’occasion d’encourager les transversalités entre les chercheurs, au sein de projets baptisés DRF Impulsion.
Comment est né Glycogel ? F.F.  : Au moment de l’appel à projets DRF Impulsion, nos chemins − et nos savoir-faire ! − se sont croisés avec Laurent, spécialiste de la technologie sol-gel. C’est ainsi qu’est né Glycogel ! L’objectif est de raccourcir et simplifier toutes les étapes très chronophages de préparation de l’échantillon préalables à la spectrométrie de masse. Qu’apporte la technologie sol-gel à ce projet ? L.M.  : La technologie sol-gel 1 permet de produire des matériaux très innovants, par polymérisation de précurseurs en solution, dans des conditions chimiques douces et pour un coût raisonnable. Ces maillons de base se lient entre eux pour former des réseaux tridimensionnels selon un procédé en plusieurs étapes. L’intérêt de la technologie solgel est qu’elle permet un contrôle extrêmement précis des propriétés physicochimiques et texturales des matériaux créés  : forme, structure, porosité, chimie… avec la possibilité de les doter de fonctions spécifiques. Notre objectif, dans le cadre de Glycogel, est de créer un dispositif miniaturisé, composé de deux matériaux poreux innovants montés en série, le premier assurant la coupure enzymatique protéinessucres, et le second, la séparation des sucres. Avec, défi supplémentaire, une porosité hiérarchisée dans chacun des matériaux pour assurer une bonne circulation des fluides. L’idée est de pouvoir y déposer un échantillon biologique (sang, plasma, etc.) qui sera traité en suivant un cheminement naturel à travers les pores du système. Avez-vous des premiers résultats ? L.M.  : Nous procédons par étapes. Nous nous sommes d’abord concentrés sur la deuxième partie, la sélection des sucres. En jouant sur les porosités, la chimie de surface et la géométrie du canal que l’échantillon liquide emprunte, nous pouvons extraire les sucres, qui sortent regroupés à un moment donné. Nous avons validé la preuve de concept pour cette étape. Nous travaillons désormais à la miniaturisation du dispositif. Pour intégrer la fonction de déglycosylation enzymatique – dans ce qui sera la première partie de notre système –, la PNGase F devra être encapsulée dans le matériau. Pour le moment, nous travaillons avec une enzyme modèle, la trypsine, moins coûteuse et moins fragile, et testons différentes approches pour l’incorporer dans le matériau solgel. À terme, les deux parties seront combinées dans le même objet, probablement via un canal capillaire. Idéalement, nous évoluerons vers une puce microfluidique. I Quel est le gain de temps espéré ? F.F.  : Aujourd’hui, la préparation de l’échantillon nécessite 48 à 72 heures de traitements en laboratoire. À elle seule, la digestion enzymatique dure environ 16 heures. En fixant l’enzyme dans un matériau, la réaction est souvent plus efficace. Nous espérons la ramener à une ou deux heures. Le volume de l’échantillon intervient également. Nous passons notamment par des étapes très longues de concentration de solutions aqueuses. Travailler directement sur des 03 L’INTERVIEW Les défis du CEA Juillet-Août 2018 N°229 microvolumes ferait gagner un temps précieux. L’étape ultime d’analyse des sucres, basée sur la spectrométrie de masse, est quant à elle relativement rapide. Cela dit, nous pouvons là aussi envisager l’emploi d’autres méthodes plus courantes en milieu hospitalier, comme l’électrophorèse capillaire ou la chromatographie en phase liquide. Quelle suite envisagez-vous ? F.F.  : Pour poursuivre notre projet au-delà de DRF Impulsion, nous allons démarrer une thèse en collaboration, portée par le laboratoire de Laurent, et ce dès le mois d’octobre.L.M.  : Ce projet nous ouvre en réalité un nouveau champ de recherche, avec à la clé, d’autres applications pour nos matériaux sol-gel. Le projet Glycogel nous a permis de franchir le pas vers la phase liquide – je précise que nous travaillons habituellement en phase gazeuse dans notre laboratoire – et dans le domaine de la santé ! Travailler avec des échantillons biologiques impose des contraintes  : toujours être en phase aqueuse, ne pas chauffer, ni être à un pH trop acide ou trop basique… ce qui ne simplifie pas la fabrication des composés. C’est une nouveauté pour notre laboratoire et un vrai challenge ! Note  : 1. Solidificationgélification. Notions clés Glycoprotéine Protéine portant une ou plusieurs chaînes de sucres (oligosaccharides). Preuve de concept (en anglais, proof of concept)  : démonstration de faisabilité d’un concept. Il s’agit d’une étape importante dans le développement d’un projet. Puce microfluidique Ensemble de microcanaux gravés ou moulés dans un matériau, connectés entre eux de manière à réaliser une fonction voulue. CEA Les sucres des glycoprotéines sont analysés, après traitement, par spectrométrie de masse.



Autres parutions de ce magazine  voir tous les numéros


Liens vers cette page
Couverture seule :


Couverture avec texte parution au-dessus :


Couverture avec texte parution en dessous :